Двигательдің жалпы құрылысыжәне жұмыс циклі

Автомобильдердің іштен жанатын жылу двигательдерің көп тараған двигательдердің бірі болып саналады. Жанармай олардың цилиндрлерінің ішіндежанып, оның жануынан пайда болған жылу энергиясы механикалық энергияға айналады.

Қолданылатын отын турлеріне қарай двигательдер тез буланғыш сұйық отын – бензинмен жұмыс істейтін карбюраторлы, ауыр сұйық дизельдік отынмен жұмыс істейтін – дизельдік; автомобильдің өзінде баллонда сақталатын сығылған немесе сұйытылған газбен жұмыс істейтін газ–баллонды түрлерге ажыратылады.

Бір цилиндрлі двигательдің жұмыс істеу принціпі төмендегідей.

Цилиндрдің ішінде еркін қозғалып тұратын поршень болады. Поршень біліктің кривошипімен шатун арқылы топсалы жалғасқан. Жанар қоспасының зарядтары цилиндр ішінде тез жануынан пайда болған газдар қызып, әрі көлемін кеңейтуінен туған қысым поршеньді қозғалысқа келтіреді. Өйткені поршень шатунмен топсалы жалғасқан әрі екінші басы иінді біліктің кривошипінің мойнымен топсалы жалғанғандығынан шатунмен бірге қозғалған поршеньиінді білікпен оның екінші басына бекітілген маховикті қозғалысқа келтіреді. Шатун және кривошип әсерімен түзу сызықты қозғалған поршень двигательдің иінді білігі мен маховигін айналмалы қозғалысқа келтіреді.

Двигатель өзінің жұмысын одан әрі жалғастыра беруі үшін цилиндрді пайдаланылған газдан алдын ала тазартып, жанар қоспасының зарядың жанартып отыруы керек. Ол үшін цилиндрдің қалпақшасында. Қоспаның жануы кезінде керегінше екпін алған маховик өзімен бірге кривошипті, содан сон цилиндрдегі поршеньді қоспаның келесі от алуына дейін қозғалысқа келтіруі үшін барынша салмақты (массалы) етіп жасайды.

Поршень жоғары қозғалғанда шығару клапаны ашылып, пайдаланыл-ған газ поршеньмен цилиндрден сыртқа айдалып шығарылады. Иінді білік өзінің айналуын жалғастыра отырып поршеньді төмен итереді де цилиндрдің босап қалған бөлегіндегі газдың сиреуі салдарынан клапаны ашылған енгізу тесігінен жанар қоспасының жаңа заряды цилиндрге толтырылады.

Поршень төмен жылжыған кезде газдардың қысымы пайдаланыл-майтын болғандықтан қоспаның жануы тиімсіз, сондықтан поршеньді өзінің алғашқы (жоғары) орнына қайырып, жұмыс қоспасын қысу керек. Қысылған жұмыс қоспасы ұшқынмен от алады да паида болған газдардың қысымымен поршень қайтадан төменге ығысады.

Поршень цилиндрде қозғалған кезде өзнің қозғалыс бағыттарын өзгер-тетін ең шеткі қалпына келеді. Цилиндрдегі поршенің қалпын өлі нүктелер деп, ал поршеньнің осы нүктелер аралығындағы жолы поршеньнің жүрісі деп аталады. Поршеньнің бұл жүрісінде иінді білік 180⁰ градусқа бұрылады, яғни жарты айналым жол жүреді. Поршень бір жүрісінде цилиндр ішінде болатын процесті такты деп атайды.

Цилиндр ішіндегі поршень жоғары өлі нүктеге жеткенде оның үстін-дегі кеністікті жану камерасы деп атайды.

Поршень өзінің жоғары өлі нүктесінен (ж.Ө.н) төменгі өлі нүктеге (Т.Ө.н.) жылжудағы босаған орынды (көлемді) цилиндрдің жұмыс көлемі деп атайды.

Ц и л и н д р д і ң т о л ы қ к ө л е м і деп – жану камерасы мен цилиндрдің жұмыс көлемдерін қоса алғандвағы көлемді атаймыз.

Көп цилиндрлі двигательдерде барлық цилиндрдің жұмыс көлемдері-нің литрмен алынған қосындылары двигательдің литражы деп аталады. Двигательдің литражы атқан сайын оның қуаты да артады. Жану қоспасы цилиндрге енгенде оның толық көлемін толтырады. Сығу процесі ақталған кезде қоспаның көлемі жану камерасның көлеміне дейін азаяды.

Цилиндрдің толық көлемінің жану жану камерасының көлеміне қатынасын сығылу дәрежесі деп атайды. Қарастырылып отырған бензинмен жұмыс істейтін двигатеьдің с ы ғ ы л у д ә р е ж е с і 6,5 - 3,2 тең. Сығылу дәрежесі неғұрлым үлкен болса, жылу шығының азаюынан және поршеньге келетін орташа қысымның артуынан двигательдің қуаты мен үнемділігі жоғары болады. Двигательде жылу шығынын кеміту үшін газбен жанасатын жану камерасының ішкі бетін азайту керек.

Бірінші такт – енгізу – цилиндрді жанар қоспасымен толтыру үшін қажет. Поршень жоғарғы өлі нүктеден төменгі өлі нүктеге ауысады, енгізу клапаны ашылып шығару клапаны жабылады. Пайда болған қысымның әсерінен поршень үстіндегі цилиндр қуысына жану қоспасы толады.

Екінші такт - сығу – жұмыс қоспасын оталдыруға дайындау үшін қажет. Поршень төменгі өлі нүктеден жоғары өлі нүктеге ауысады, бұл кезде тесіктің клапаны жабық, жұмыс қоспасының көлемі 6,5 - 8,2 есе азайып, қоспаның сығылуынан цилиндрдегі қысым 10-12 кгс/см² жетеді. Бұл кезде жұмыс қоспасы 300-400⁰ С температураға дейін қызады.

Үшінші такт – ж ұ м ы с ж ү р і с і (жану немесе ұлғаю) сығылатын жанар майдың энергиясын пайдалы механикалық жұмысқа айналдыру үшін қажет. Сығылған жұмыс қоспасы электр ұшқыны мен от алғандағы бөлінетін жылу газдарды 2200 – 2500⁰ С темпертураға шейін қыздырады. Цилиндрдегі ұлғайған газдар поршеньнің үстінде 35-45 кгс/см² ге дейін қысым тудырады да, соның әсерінен поршень жоғарғы өлі нүктеден төменгі өлі нүктеге жылжиды. Бұл уақытта екі тесік те клапанмен жабылады. Поршеньге әсерін тигізуші газдардың қысым күші шатун арқылы кривошипке беріліп, двигательдің иінді білігіне айналдырушы момент туғызады.

Төртінші такт – ш ы ғ а р у – цилиндрді пайдаланылған газдардан босату үшін керек. Поршень төменгі өлі нүктеден жоғары өлі нүктеге ауысады, енгізу клапаны жабылады.

Одан әрі двигательдің жұмыс тәртібі жоғарыда көрсетілген ретпен қайталана береді.

Сайып келгенде, жұмыс кезінде цилиндрлерде белгілі бір тәртіппен (енгізу, сығу, жұмыс жүрісі, шығару) жүріп отырған процесті ж ұ м ы с ц и к л і деп атайды.

Поршеннің әрбір төрт жүрісінен кейін, немесе иінді біліктің екі айналымынан кейін тактілері қайталанып отыратын двигательдерді төрт тактлі деп атайды

Двигательді іске қосарда дайындық тактларын иінді біліктін қол тұтқасымен не стартермен бұрап іске асырады. Двигатель жұмыс істеп тұрған кезде бұл тактылар жұмыс тактысында жиналған маховиктің энергиясымен атқарылып отырады.

Іштен жанатын двигательдің жұмыс цикілінің барлық процестерін жузеге асыруды: кривошипті–шатундық және газ тарату механизмі және салқындату, майлау, коректендіру мен оталдыру жүйелері атқарады.

К р и в о ш и п т і - ш а т у н д ы қ м е х а н и з м і жану тактісінде газ қысымын қабылдап, көлемін ұлғайтады да поршеннің түзу сызықты ілгерілемелі қозғалыстарын иінді біліктің айналмалы қозғалысына айналдырады.

Газ тарату механизімі - двигательдің цилиндріне дәл уақытында жаңа отын қоспасының қажетті зарядын енгізіп және пайдаланылған газдарды шығаруға арналған.

Салқындату жүйесі - двигательдің жылуын оның бөлшектерінен бөліп, оны қалыпты жылу режимде ұстап тұруға арналған .

Майлау жүйесі двигательдің үйкелетін бөлшектеріне май жіберіп тұратындықтан үйкелу күші азаяды, оларды қамтамасыз етеді.

Қоректендіру жүйесі отын жеткізіп беруге, карбюраторға ауа жіберіп, оны тазартуға және жанар қоспаны дайындап, цилиндрлерге беруге, бұдан пайдаланған газды шығарып отыруға арналған.

Оталдыру жүйесі – электр ұшқындарын жасап, онымен двигательдің цилиндрлердегі жұмыс қоспасын оталдыру үшін керек.

Бір цилиндрлі двигатель, әсіресе оның көлемін үлкейткенде жұмысының бір қалыпсыздығын азайтатын маховигіне қарамастан біркелкі істемейді, өйткені төрт тактысының біреуі ғана жұмыс істеуші болып есептеледі. Двигательдің біркелкі жұмыс істемеуінен ол дірілдеп, бекіту тетіктері босап және бөлшектері тез тозады. Бірнеше бір цилиндрлі двигательдерді қолданғанда жқмыстың бір қалыпсыздығы едәуір қысқарады, олардың ортақ бір ғана иінді біолігі болады. Мұндай жағдайда әр түрлі цилиндрлердегі жұмыс тактісі белгілі бір қалыппен кезектесіп отыратыдықтан ,көп цилиндрлі двигательдің жұмыс істеуі тұрақты болады.

Қаралып отырған автомобиль двигательдерінің негізгі техникалық пайдалану мәліметтері 2-таблицада көрсетілген.

2 – т а б л и ц а

Негізгі мәліметтер	Двигатель
	ЗИЛ-130	ЗМЗ-53	ГАЗ-24
Цилиндрлердің орналасулары	Ү тәріздес		Қатарлы
Цилиндрлердің саны	8	8	4
Цилиндрлердің жұмыс істеу реті	1-5-4-2-6-3-7-8	1-5-4-2-6-3-7-8	1-2-4-3
Двигательдің қуаты, а.к. (квт)	170	115	98
Толық қуатпен істегенде иінді біліктің айналу саны, айн/мин	3600	3200	4500
Литражы, л	6,000	4,250	2,445
Сығу дәрежесі	6,5	6,7	8,2

№3-Дәріс